步進電機選型的步驟及步進電機選型方法

步進電機選型的步驟及如何選擇步進電機

在選擇步進電機時可以按以下步驟進行選擇，這樣可以避免選型不當帶來的麻煩。具體如下，僅供參考。


1、?步進電機轉(zhuǎn)矩的選擇

步進電機的保持轉(zhuǎn)矩，近似于傳統(tǒng)電機所稱的“功率”。當然，有著本質(zhì)的區(qū)別。步進電動機的物理結(jié)構(gòu)，完全不同于交流、直流電機，電機的輸出功率是可變的。通常根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩大小（即所要帶動物體的扭力大小），來選擇哪種型號的電機。大致說來，扭力在0.8N.m以下，選擇20、28、35、39、42（電機的機身直徑或方度，單位：mm）;扭力在1N.m左右的，選擇57電機較為合適。扭力在幾個N.m或更大的情況下，就要選擇86、110、130等規(guī)格的步進電機。

2、?步過電機轉(zhuǎn)速的選擇

對于電機的轉(zhuǎn)速也要特別考慮。因為，電機的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比。就是說，步進電機在低速（每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速，其輸出轉(zhuǎn)矩較大），在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩（1000轉(zhuǎn)/分--9000轉(zhuǎn)）就很小了。當然，有些工況環(huán)境需要高速電機，就要對步進電動機的線圈電阻、電感等指標進行衡量。選擇電感稍小一些的電機，作為高速電機，能夠獲得較大輸出轉(zhuǎn)矩。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH，電阻也要大一些為好。

3、?步進電機空載起動頻率的選擇

步進電機空載起動頻率，通常稱為“空起頻率”。這是選購電機比較重要的一項指標。如果要求在瞬間頻繁啟動、停止，并且，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘左右（或更高），通常需要“加速啟動”。如果需要直接啟動達到高速運轉(zhuǎn)，zh選擇反應(yīng)式或永磁電機。這些電機的“空起頻率”都比較高。

4、?步進電機的相數(shù)選擇

步進電機的相數(shù)選擇，這項內(nèi)容，很多客戶幾乎沒有什么重視，大多是隨便購買。其實，不同相數(shù)的電機，工作效果是不同的。相數(shù)越多，步距角就能夠做的比較小，工作時的振動就相對小一些。大多數(shù)場合，使用兩相電機比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進電機是比較實用的。

5、?針對步進電機使用環(huán)境來選擇

特種步進電機能夠防水、防油，用于某些特殊場合。例如水下機器人，就需要放水電機。對于特種用途的電機，就要針對性選擇了。

6、?根據(jù)您的實際情況可否需要特殊規(guī)格

特殊規(guī)格的步進電機，請和我們溝通，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)，加工訂貨。例如，出軸的直徑、長短、伸出方向等。

7、?如有必要與廠家的技術(shù)工程師進一步溝通與確認型號

如有必要與廠家的技術(shù)工程師進一步溝通，以便于確認你要選擇的步進機電能否滿足你所要求各方面的指標。

步進電機選型方法

機選型計算方法：

一）電機max速度選擇：

步進電機max速度范圍為600-1000rpm。機械傳動系統(tǒng)要根據(jù)此參數(shù)進行設(shè)計。

二）電機步距角選擇：

機械傳動比確定后，可根據(jù)控制系統(tǒng)的定位精度選擇步進電機的步距角及驅(qū)動器的細分等級，一般選電機的一個步距角對應(yīng)于系統(tǒng)的定位精度的1/2或更小。注意：當細分等級大于1/4后，步距角的精度不能保證。

 

三）電機力矩選擇：

轉(zhuǎn)動慣量計算

在旋轉(zhuǎn)運動中，物體的轉(zhuǎn)動慣量J對應(yīng)于直線運動中的物體質(zhì)量。要計算系統(tǒng)在加速過程中的動態(tài)載荷，就必須計算物體的轉(zhuǎn)動慣量J和角加速度w，然后得出慣性力矩T=J*w。

物體的轉(zhuǎn)動慣量為：J=∫r2pdV，式中dV為體積元，p為物體密度，r為體積元與轉(zhuǎn)軸的距離。單位：Kgm2。以圓柱體為例：

J=W/8（D/103）2=πp/32（L/103）（D/103）^4 式中：L（長度/mm）D（直徑/mm）

將負載質(zhì)量換算成電機輸出軸上的轉(zhuǎn)動慣量，常見傳動機構(gòu)與公式如下：

1）滾珠絲杠

J=W（1/2π*BP/103）2*GL2

W：可動部分總質(zhì)量（Kg）

BP：絲杠螺距（mm）

GL：減速比

2）齒條和小齒輪、傳送帶、鏈條傳動

J=W（1/2*D/103）2*GL2

W：可動部分總質(zhì)量（Kg）

D：小齒輪直徑（mm）

鏈輪直徑（mm）

GL：減速比

3）旋轉(zhuǎn)體、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動

J=（J1+W（L/103）2）*GL2

J1：轉(zhuǎn)盤的慣性矩

W：轉(zhuǎn)盤上物體的質(zhì)量（Kg）

L：物體與旋轉(zhuǎn)軸的距離（mm）

GL：減速比

加速度計算

控制系統(tǒng)要定位準確，物體運動必須有加減速過程，如下圖所示。

已知加速度時間△t、max速度Vmax，很容易算出電機的角加速度：w=Vmax/△t（rad/s2）

電機力矩計算

T=（J*w+TL）/n 其中：TL為系統(tǒng)外力折算到電機上的力矩;n為傳動系統(tǒng)的效率。

根據(jù)計算出的力矩T再加上一定的安全系數(shù)，即可選出電機的型號。（素材來自網(wǎng)絡(luò)，僅做知識科普用，侵權(quán)即刪）

（東莞市臻上機電設(shè)備有限公司）